原创

JAVA线程的生命周期

概述

线程被创建以后,它不是一启动(start)就进入运行状态的,也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中,它要经过创建(New)、就绪(Runnable)、运行(Running)、阻塞(Blocked)和死亡(Dead)这五种状态。

线程进入运行状态后,它不是一直“霸占”着CPU运行,通常操作系统是采用抢占式的方式来让线程获得CPU。所以CPU需要在多条线程之间切换,因此线程状态也会多次在运行、阻塞、就绪之间切换。

新建和就绪状态

当程序使用new关键字创建一个线程以后,该线程就处于新建状态,此时它和其他的JAVA对象一样,仅仅由JAVA虚拟机为其分配内存,并初始化成员变量的值。此时的线程对象没有表现出任何线程的动态特征,程序也不会执行线程的线程执行体。

当线程对象调用start()方法以后,该线程进入就绪状态,JAVA虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器。处于这种状态中的线程并没有开始运行,只是表示当前线程可以运行了,至于什么时候运行,则取决于JVM里线程调度器的调度。所以线程的执行是由底层平台控制,具有一定的随机性。

运行和阻塞状态

当处于就绪状态的线程获得CPU,它就会执行run()方法(所以run()方法是由线程获得CPU以后自动执行),线程就进入了运行状态。如果一个计算机只有一个CPU,那么在任意时刻只有一个线程处于运行状态。相对的,如果有多个CPU,那么在同一时刻就可以有多个线程并行(注意是并行:parallel)执行。但是,当处于就绪状态的线程数大于处理器数时,仍然会存在多个线程在同一CPU上轮换执行的现象,只是计算机的运行速度非常快,人感觉不到而已。

当一个线程开始运行后,它不可能一直持有CPU(除非该线程执行体非常短,瞬间就执行结束了)。所以,线程在执行过程中需要被中断,目的是让其它线程获得执行的CPU的机会。线程的调度细节取决于底层平台所采用的策略。对于抢占式策略的系统而言,系统会给每一个可执行线程一个时间段来处理任务,当该时间结束后,系统就会剥夺该线程所占用资源(即让出CPU),让其它线程获得执行机会。

所有的现代桌面和服务器操作系统都采用抢占式调度策略,但一些小型设备,如:手机,则可能采用协作式调度策略,在这样的系统中,只有当一个线程调用了它的sleep()或yield()方法后才会放弃所占用的资源。也就是说,此时只有该线程主动放弃占用资源,才能轮到其他就绪状态的线程获得CPU,不然只有等当前线阻塞/死亡以后,其他线程才有机会运行。

当如下情况发生时,线程会进入阻塞状态:

  1. 线程调用sleep()方法主动放弃占用的处理器资源;
  2. 线程调用了一个阻塞式IO方法,在该方法返回以前,该线程被阻塞;
  3. 线程试图获得一个同步监视器,但该监视器被其他线程持有;
  4. 线程在等待某个通知;
  5. 线程调用suspend()方法将该线程挂起。但这个方法容易导致死锁,不建议使用;

当正在执行的线程被阻塞以后,其他线程可以获得执行的机会,被阻塞的线程会在合适的时候进入就绪状态,而不是进入运行状态。也就是说,当线程阻塞解除后,必须重新等待线程调度器再次调度它,而不是马上获得CPU。所以针对上述线程阻塞情况,如何让线程重新进入就绪状态,有如下几种情况:

  1. 调用sleep()方法的线程经过了指定时间;
  2. 线程调用的阻塞式IO方法已经返回;
  3. 线程成功地获得了试图取得的同步监视器;
  4. 线程在等待通知时,其他线程发出了一个通知;
  5. 处于挂起状态的线程被调用了resume()恢复方法;

下面是线程状态转换图:

从图中可以看出:

  1. 线程从阻塞状态只能进入就绪状态,而不能直接进入运行状态。
  2. 而就绪状态到运行状态之间的转换通常不受程序控制,是由系统线程调度所决定,当处于就绪状态的线程获得处理器资源时,该线程进入运行状态;
  3. 当处于运行状态的线程失去处理器器资源时,该线程进入就绪状态。但有一个方法可以控制线程从运行状态转为就绪状态,那就是yiled()方法。

线程死亡

线程会在如下几种情况结束(结束后就处于死亡状态):

  1. run()/call()方法执行完成,线程正常结束;
  2. 线程抛出一个未捕获的Exception或Error;
  3. 直接调用线程的stop()方法结束该线程——该方法容易导致死锁,通常不建议使用。

有时候可能会想:如果主线程结束了以后,其他线程会不会受影响呢?不会,一旦当子线程启动以后,它就拥有和主线程一样的地位,它不会受主线程的影响。线程提供了一个isAlive()方法,当调用线程对象的isAlive()方法,如果该线程处于就绪、运行、阻塞三种状态时,该方法返回true;当线程处于新建、死亡两种状态时,返回false。

注意:当线程死亡以后,不能再次调用start()方法来启动该线程,调用会返回IllegalThreadStateException异常。程序只能对处于新建状态的线程调用start()方法,而对处于新建状态的线程两次调用start()方法也是错误的,这都会引发IllegalThreadStateException异常。

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